内容正文:
函数的零点与方程的解
微练(十七)
高考复习顶层设计 数学
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A级 基础过关
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B级 素能提升
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一、单项选择题
1.(2025·西安模拟)已知函数f(x)=ln x,则函数y=f(f(x))的零点为( )
A.1 B.0 C.e D.
由f(x)=ln x可得f(f(x))=ln f(x)=ln(ln x),由f(f(x))=0可得,ln x=1,解得x=e.故选C.
2.函数f(x)=ln x+2x-5的零点所在的区间是( )
A.(1,2) B.(2,3)
C.(3,4) D.(4,5)
由于y=ln x,y=2x-5在(0,+∞)上都单调递增,故函数f(x)=ln x+2x-5在(0,+∞)上为增函数,又f(1)=-3<0,f(2)=ln 2-1<0,f(3)=ln 3+1>0,即f(2)f(3)<0,故f(x)=ln x+2x-5在(2,3)内有唯一零点.
3.已知函数f(x)=x-e-x的部分函数值如表所示,那么函数f(x)的零点的一个近似值(精确度为0.1)为( )
x
1
0.5
0.75
0.625
0.562 5
f(x)
0.632 1
-0.106 5
0.277 6
0.089 7
-0.007
A.0.55 B.0.57 C.0.65 D.0.7
易知f(x)在[0,1]上单调递增,由表格得f(0.562 5)f(0.625)<0,且|0.625-0.562 5|=0.062 5<0.1,所以函数零点在(0.562 5,0.625)内,所以根据选项可知,函数f(x)的零点的一个近似值为0.57.
4.函数f(x)=的零点个数为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
当x≤0时,令2x+4-3=0,解得x=-4+log23;当x>0时,令2x2-7x+4-ln x=0,则2x2-7x+4=ln x,在同一直角坐标系中分别作出y=2x2-7x+4,y=ln x的大致图象如图所示,观察可知,它们有2个交点,即函数f(x)有2个零点.综上所述,函数f(x)的零点个数为3.故选C.
5.(2025·沈阳调研)若函数f(x)=a+x+lg x(1<x<10)有零点,则a的取值范围为( )
A.(-10,-1) B.(1,10)
C.(1,11) D.(-11,-1)
因为函数y=x+a,y=lg x均在(1,10)上单调递增,所以f(x)=a+x+lg x在(1,10)上单调递增.若函数f(x)=a+x+lg x(1<x<10)有零点,则解得-11<a<-1.故选D.
6.函数f(x)=的零点之和为( )
A.-1 B.1 C.-2 D.2
函数f(x)=当x>0时,f(x)=6x-2,设其零点为x1,则满足6x1-2=0,解得x1=log62;当x≤0时,f(x)=x+log612,设其零点为x2,则满足x2+log612=0,解得x2=-log612,所以f(x)的零点之和为x1+x2=log62-log612=-1.
7.已知定义域为R的偶函数f(x)的图象是连续不断的曲线,且f(x+2)+f(x)=f(1),f(x)在[0,2]上单调递增,则f(x)在区间[-100,100]上的零点个数为( )
A.100 B.102
C.200 D.202
令x=-1,得f(1)+f(-1)=f(1),即f(-1)=0,因为f(x)为偶函数,所以f(1)=0,则f(x+2)+f(x)=f(1)=0,则f(x+2)=-f(x),所以f(x+4)=-f(x+2)=f(x),所以f(x)是以4为周期的函数.因为f(x)在[0,2]上单调递增,则f(x)在[-2,0]上单调递减,所以f(x)在一个周期内有两个零点,故f(x)在区间[-100,100]上的零点个数为50×2=100.故选A.
8.(2025·保定期末)已知函数f(x)=若方程f(x)=a(a∈R)有四个不同的解x1,x2,x3,x4,且x1<x2<x3<x4,则(x1+x2)x4的取值范围是( )
A.[-4,-2) B.[-4,-2]
C.(-4,-2) D.(-4,-2]
由题意作函数f(x)=与y=a的图象如图,因为方程f(x)=a有四个不同的解x1,x2,x3,x4,且x1<x2<x3<x4,所以x1,x2关于x=-1对称,即x1+x2=-2,当|log2x|=1得x=2或x=,则1<x4≤2,故-4≤(x1+x2)x4<-2,故选A.
二、多项选择题
9.下列函数中,可以用零点存在定理判断函数在区间[2,6]上存在零点的是( )
A.f(x)=
B.f(x)=ln x+2x-6
C.f(x)=x(x-3)2
D.f(x)=sin+cos
对于A中,函数f(x)=,可得函数f(x)的定义域为(-∞,4)∪(4,+∞),因为函数f(x)在定义域(-∞,4)∪(4,+∞)内没有零点,所以函数f(x)=不可以用零点存在定理判断函数f(x)在区间[2,6]上存在零点,所以A不符合题意;对于B中,函数f(x)=ln x+2x-6的定义域为(0,+∞),且在定义域上为单调递增函数,因为f(2)=ln 2-2<0,f(6)=ln 6+6>0,所以f(2)·f(6)<0,由零点存在定理,可得函数f(x)在区间[2,6]上存在零点,所以B符合题意;对于C中,函数f(x)=x(x-3)2,令f(x)=0,解得x=0或
x=3,而f(2)=2,f(6)=6×32=54,此时f(2)·f(6)>0,所以函数f(x)=x(x-3)2不可以用零点存在定理判断函数f(x)在区间[2,6]上存在零点,所以C不符合题意;对于D中,函数f(x)=sin+cos=sin,当x∈[2,6],可得+∈⊆,所以函数f(x)=sin(+)在区间[2,6]上为单调递减函数,因为f(2)=sin 1+cos 1>0,f(6)=sin<0,即f(2)·f(6)<0,所以函数f(x)=sin+cos可以用零点存在定理判断函数f(x)在区间[2,6]上存在零点,所以D符合题意.故选BD.
10.已知函数f(x)=若函数g(x)=f(x)-m有三个零点x1,x2,x3,且x1<x2<x3,则下列结论正确的是( )
A.m的取值范围为(0,1)
B.x3的取值范围为[2,+∞)
C.2x1+2x2=2
D.2x1+x2的最大值为1
函数f(x)=的图象如图所示,由图可得0<m<1,A正确;当=1时,x=2,故x3>2,B错误;又|2x1-1|=|2x2-1|,且x1<0<x2<1,故-(2x1-1)=2x2-1,可得2x1+2x2=2,C正确;
又2=2x1+2x2≥2,可得2x1+x2≤1,
又x1≠x2,故等号不成立,即2x1+x2<1,D错
误.故选AC.
11.在数学中,布劳威尔不动点定理可应用到有限维空间,是构成一般不动点定理的基石,它得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔,简单地讲,就是对于满足一定条件的连续函数f(x),存在一个点x0,使得f(x0)=x0,那么我们称该函数为“不动点”函数,下列函数是“不动点”函数的是( )
A.f(x)=2x+x B.f(x)=x2-x-3
C.f(x)=x+1 D.f(x)=|log2x|-1
选项A,若f(x0)=x0,则2x0=0,该方程无解,故该函数不是“不动点”函数;选项B,若f(x0)=x0,则x-2x0-3=0,解得x0=3或x0=-1,故该函数是“不动点”函数;选项C,若f(x0)=x0,则x+1=x0,可得x-3x0+1=0,且x0≥1,解得x0=,故该函数是“不动点”函数;选项D,若f(x0)=x0,则|log2x0|-1=x0,即|log2x0|=x0+1,
作出y=|log2x|与y=x+1的函数图象,如图,由图可知,方程|log2x|=x+1有实数根x0,即存在x0,使|log2x0|-1=x0,故该函数是“不动点”函数.故选BCD.
三、填空题
12.函数y=ax2+2ax+3(a≠0)的一个零点为1,则其另一个零点为________.
-3
解法一:因为函数y=ax2+2ax+3(a≠0)的一个零点为1,将(1,0)代入,得a+2a+3=0,解得a=-1.所以y=-x2-2x+3.令-x2-2x+3=0,解得x1=1,x2=-3,所以函数的另一个零点为-3.
解法二:由函数y=ax2+2ax+3(a≠0)的一个零点为1,可得方程ax2+2ax+3=0(a≠0)的一个根为1,根据根与系数的关系可得x1+x2=-=-2,所以另一个根为-3.故函数的另一个零点为-3.
13.若x1是方程xex=1的解,x2是方程xln x=1的解,则x1x2=________.
1
x1,x2分别是函数y=ex,函数y=ln x与函数y=的图象的交点A,B的横坐标,所以A,B两点关于y=x对称,则x1=,因此x1x2=1.
14.已知函数f(x)=若f(f(t))-4=0,则实数t=________.
令a=f(t),f(a)-4=0,则当a<0时,2+log2(1-a)-4=0,解得a=-3;当a≥0时,4a-1-4=0,解得a=2.所以当f(t)=-3,此时t<0,则2+log2(1-t)=-3,解得t=,不满足条件;当f(t)=2,若t<0,则2+log2(1-t)=2,解得t=0,不满足条件;若t≥0,则4t-1=2,解得t=,满足条件.综上,t=.
15.已知e是自然对数的底数,关于x的方程e|x-2|=x有两个不同的解x1,x2(x1<x2),则( )
A.x1<1,x2>3 B. x1>1,x2<3
C. x1>1,x2>3 D. x1<1,x2<3
令f(x)=e|x-2|-x,则函数f(x)的图象在R上连续.因为f(1)=e-1>0,f(2)=1-2=-1<0,f(3)=e-3<0,f(4)=e2-4>0,所以f(1)f(2)<0,f(3)f(4)<0,所以函数f(x)在区间(1,2),(3,4)上各有一个零点,即1<x1<2,3<x2<4.故选C.
16.已知f(x)=若关于x的方程f(f(x))=0仅有一解,则a的取值范围是__________________.
(-1,0)∪(0,+∞)
若a=0,则方程f(f(x))=0有无数个解,故a≠0.因为f(f(x))=0,所以lg f(x)=0或=0(舍去),所以f(x)=1,所以lg x=1或=1,所以x=10或a=x-1.因为关于x的方程f(f(x))=0仅有一解,所以a=x-1在x≤0上无解,所以a>-1.综上所述, a的取值范围是(-1,0)∪(0,+∞).
$$